一種網絡化阻尼減振復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及阻尼減振材料及其制備方法，尤其涉及一種網絡化阻尼減振復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]工程構件在使用過程中在承受靜載荷作用的同時，還會受到強烈動載荷的作用，例如振動、沖擊與噪聲。為了降低結構對動載荷的響應幅度，避免造成破壞問題，通常采用阻尼材料，阻尼材料能夠有效降低結構傳遞振動能力，有效抑振降噪，提高結構的抗振性能和穩定性，從而得到了廣泛的應用。
[0003]阻尼材料通常是高分子一類的粘彈性材料(橡膠、聚氨酯等)，利用分子內摩擦等粘滯特性實現對聲波/機械振動的有效吸收。但由于高分子材料彈性模量較低，不能夠直接作為結構件承載，因此通常是在結構表面輻射一層粘彈性的高分子材料，形成阻尼復合結構，實現抑振降噪。
[0004]阻尼復合結構通常包括自由阻尼結構和約束阻尼結構。其中自由阻尼結構通常是在基體表面直接鋪設一層阻尼材料，當基層產生彎曲振動時，阻尼材料隨基層一起振動，在其內部會產生拉壓變形，通過料的彎曲、拉伸吸收能量。自由阻尼結構形式簡單，但能量吸收率較低。
[0005]在自由阻尼結構的阻尼層外側表面再粘貼一彈性模量較大的彈性層，便構成約束阻尼結構。當阻尼層隨基層一起產生彎曲振動而使其產生拉壓變形時，由于粘貼在外側的彈性層的彈性模量遠大于阻尼層的彈性模量，這一彈性層將起到約束阻尼層變形的作用稱為約束層。由于阻尼層與基層接觸的表面所產生的拉壓變形不同于與約束層接觸的表面所產生的變形，從而在阻尼材料內部產生剪切變形。這使得約束阻尼結構能量耗散效率顯著高于自由阻尼。但由于現有的約束阻尼結構復雜，施工工況有一定的局限性，其應用受限。
[0006]因此，如何制備出新型的阻尼減振復合材料，使約束阻尼結構構成簡單，獲得更廣泛的應用，成為技術人員需要考慮的問題。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種網絡化阻尼減振復合材料及其制備方法，使約束阻尼結構構成簡單，獲得更廣泛的應用。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種網絡化阻尼減振復合材料，包括:
[0009]多孔金屬骨架，為網絡化的多孔金屬結構；
[0010]阻尼層，由固化后彈性模量在lMPa_30MPa之間的第一高分子材料構成，所述阻尼層滲入包覆于所述多孔金屬骨架；
[0011 ]約束層，由固化后彈性模量在70MPa-150MPa之間的第二高分子材料構成，所述約束層滲入包覆于所述阻尼層；
[0012]所述多孔金屬骨架、阻尼層、約束層三種材料構成依次包覆的網絡化結構。
[0013]優選的，所述多孔金屬為開孔泡沫銅、泡沫鋁或者其他泡沫合金。
[0014]優選的，所述多孔金屬的孔徑尺寸為3-6mm，所述阻尼層厚度為l-4mm。
[0015]為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種網絡化阻尼減振復合材料制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0016](1)選取孔隙率為60 % -90 %的多孔金屬作為骨架；
[0017](2)將多孔金屬骨架浸泡于5-15%的稀硫酸溶液6-15小時，再于室溫超聲0.5-1小時，溶解金屬表面氧化層及油污；
[0018](3)取出多孔金屬骨架，放置真空干燥箱干燥處理；
[0019](4)選取未固化的第一高分子材料，所述第一高分子材料固化后彈性模量在lMPa-30MPa之間，將未固化的第一高分子材料與固化劑充分攪拌混合后滲入干燥后的多孔金屬骨架，使所述第一高分子材料包覆于所述多孔金屬骨架，形成阻尼層；
[0020](5)將包覆阻尼層的多孔金屬骨架放置真空干燥箱中固化；
[0021](6)選取未固化的第二高分子材料，所述第二高分子材料固化后彈性模量在70MPa-150MPa之間，將未固化的第二高分子材料與固化劑充分混合后，充入包覆了阻尼層的多孔金屬骨架結構中，使所述第二高分子材料包覆于所述阻尼層外側，形成約束層；
[0022](7)將包覆了阻尼層及約束層的多孔金屬骨架結構放置真空干燥箱內，反復抽取真空后固化，形成塊體材料。
[0023]優選的，所述多孔金屬為泡沫鋁、泡沫銅或其他泡沫合金。
[0024]優選的，所述多孔金屬的孔徑尺寸為3-6mm，所述阻尼層厚度為l-4mm。
[0025]本發明提供的網絡化阻尼減振復合材料及其制備方法，該復合材料由三種硬-軟-硬的復合材料構成，構成網絡化的約束阻尼結構，具有很好的阻尼特性，能夠在寬頻范圍內有效抑制振動，此外，該復合材料網絡化結構使其具備良好的結構強度，能夠作為結構件單獨使用，實現阻尼減振與承載一體化，具有更好的應用前景。本發明的阻尼減振復合材料的制備方法具有工藝簡單的特點，制備出的阻尼減振復合材料具有質量輕、強度高、阻尼性能好等優點。可以廣泛應用于工程領域。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例的網絡化阻尼減振復合材料結構示意圖。
[0027]圖2為本發明實施例的網絡化阻尼減振復合材料單元掃描照片。
[0028]圖3為本發明實施例的網絡化阻尼減振復合材料大尺寸板材光學照片圖。
[0029]圖4為本發明實施例的網絡化阻尼減振復合材料制備方法流程圖。
[0030]圖5為本發明應用實例中網絡化阻尼減振復合材料阻尼減振性能測試圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]在復合阻尼結構的基礎上，本發明提出一種網絡化阻尼減振復合材料及其制備方法，采用多孔金屬作為骨架，將第一高分子材料滲入包覆于所述多孔金屬骨架，形成阻尼層;并將第二高分子材料滲入包覆于所述阻尼層，形成約束層;所述多孔金屬骨架、阻尼層、約束層三種材料構成依次包覆的網絡化結構。
[0033]參照圖1所示，為本發明的網絡化阻尼減振復合材料結構示意圖。所述網絡化阻尼減振復合材料結構，包括:
[0034]多孔金屬骨架101，為網絡化的多孔金屬結構；
[0035]阻尼層102，由固化后彈性模量在lMPa_30MPa之間的第一高分子材料構成，所述阻尼層102滲入包覆于所述多孔金屬骨架101;
[0036]約束層103，由固化后彈性模量在70MPa_150MPa之間的第二高分子材料構成，所述約束層103滲入包覆于所述阻尼層102;
[0037]所述多孔金屬骨架101、阻尼層102、約束層103三種材料構成依次包覆的網絡化結構。
[0038]由圖1可以看出，每一個結構單元可以看作一個典型的約束阻尼結構，在本發明的一個優選實施例中，硬聚氨酯構成約束層103，軟聚氨酯構成阻尼層102，硬的金屬作為基層多孔金屬骨架101。三種材料均構成互穿網絡結構，故材料整體可以看作為網絡化的約束阻尼結構。所述多孔金屬為開孔泡沫銅、泡沫鋁或者其他泡沫合金。所述多孔金屬的孔徑尺寸為3_6mm，所述阻尼層厚度為l_4mm。
[0039]參照圖2所示，為本發明實施例的網絡化阻尼減振復合材料單元掃描照片。
[0040]由樣品掃描電鏡照片圖2可以看出，復合材料整體由三種組分材料構成，每一個結構單元為硬-軟-硬的結構，其中硬的高分子材料203在結構單元內側，可以看作約束層;軟的